СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ РОТОРА ЯВНОПОЛЮСНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Советский патент 1973 года по МПК G01B7/30 

1

Известные способы измерения углового положения ротора ЯВНОПОЛЮСНОЙ электрической машины путем получения сигнала, пропорционального углу поворота ротора, сложны, так как требуют установки на роторе специальных датчиков.

Для упрощения этих способов в предлагаемом изобретении на обмотки статора машины подают напряжение высокой частоты и измеряют величину огибающей тока высокой частоты обмотки статора, по которой судят об угловом Положении ротора.

Для получения сигналов, характеризующих моменты прохождения ротора через заданные угловые положения, указанное высокочастотное иапряжеппе подается на каждую из фаз статора поочередно, а величину огибающей нолученного высокочастотного тока сравнивают с одним и тем же заданным значением тока. Для обеспечения возможности измерений на указанной электрической мащине в режиме бесколлекторного двигателя постоянного тока с силовой коммутацией фаз указанное чередование подачи напряжения высокой частоты на фазы двигателя производят синхронно с силовой коммутацией.

На фиг. 1 ноказапы кривые изменения огибающей высокочастотного тока для разных фаз в функции угла поворота ротора; на

фиг. 2 - нринципиальная электрическая схема для осуществления подачи высокочастотного напряжения на фазы электрической машины.

Предлагаемый способ измерения углового положения ротора основан на изменении индуктивного сопротивления (Xd, Xq) обмотки фазы явноиолюсной электрической машины

для токов высокой частоты в функции угла поворота ротора. При подаче на обмотку фазы (I, II, III) мащнны от источника Гр через развязывающий LC-фильтр .высокочастотного напряжения ток высокой частоты (fi) при

изменении положения ротора будет меняться. Чем больще Xd и Xq мащины, тем больще отнощение максимального тока к минимальному. Изменение высокочастотного тока может быть использовано для измерения

положения ротора. Поворот ротора на полюсиое деление соответствует одному периоду изменения высокочастотного тока. Для иолучеиия сигнала, хараКтеризующего момент прохождения ротора машины через заданное угловое положение, сравнивают высокочастотный ток с заданным значением тока и фиксируют моменты из равенства с помощью нуль-органа (фиг. 2; на фиг. 1 моменты равенства заданного тока /oi и высокочастотного тока фазы, например, /j).

При -подаче высокочастотного напряжения на одну ,фазу двигателя мы можем фиксировать прохождение ротором лишь одной точки «а полюсном делении машины.

.При использовании данного способа измерения углового положения ротора для управления силовым коммутатором бесколлекторного электродвигателя необходимо получить промежуточные точки на полюсном делении, смещенные на 60°. Для этой цели можно использовать обмотки других фаз машины. Однако одновременная нодача напряжения на все три фазы машины приводит при встречном направлении намагничивающих сил трех фаз к пропаданию модуляции тока фаз по углу поворота.

При согласном направлении намагничивающих сил трех фаз (ключи Ki, JKz, Кз одновременно замкнуты, фиг. 2). происходит смещение огибающей высокочастотного тока в двух фазах мащины на 60° (кривая токов /л и /щ , фиг. 1). Это вызвано тем, что ось измеряемых фаз /II и /III ,в последнем случае расположена под углом 60° к оси результирующей намагничивающей силы машины.

Чтобы избежать это, предлагается подавать высокочастотное напряжение поочередно на фазы двигателя (ключи Ki, Kz, Кз замыкают поочередно, фиг. 2). В этом случае при заданном токе моменты равенства его высокочастотному току трех фаз /ь /п, /щ (фиг. 1) будут распределяться по углу поворота через 60°.

При использовании данного способа измерения углового положения ротора в схеме бесколлекторного электродвигателя постоянного тока необходимо синхронизировать переключение ключей Ki, Kz, Кз (фиг. 2) с переключением ключей силового коммутатора двигателя, поскольку в этом случае будет обеспечено условие создания максимального момента двигателя. Движение ротора сопровождается в этом случае перемещением измерительного высокочастотного поля в машине и

перемещением силового поля с низкой частотой.

При использовании данного способа измерения углового положения ротора к мащине

не требуется подведения дополнительных проводов, подходит всего три-четыре провода. Величина полезного сигнала зависит от разности Xd и Xq машины. Наибольшая разница между Xd и Xq бывает в синхронных машинах

с электромагнитным возбуждением без демпферной клетки, а также в магнитоэлектрических машинах с полюсными наконечниками. Эти машины широко распространены, поэтому данный способ может найти широкое применение.

Предмет изобретения

1. Способ измерения углового положения ротора явнополюсной электрической машины путем получения сигнала, пропорционального углу поворота ротора, отличающийся тем, что, с целью упрощения измерения, на обмотки статора машины подают напряжение .высокой частоты и измеряют величину огибающей тока высокой частоты обмотки статора, по которой судят об угловом положении ротора.

2. Способ по п, 1, отличающийся тем, что, с целью получения сигналов, характеризующих моменты прохождения ротора через заданные угловые положения, высокочастотное напряжение подают на каждую из фаз статора поочередно, а величину огибающей полученного высокочастотного тока сравнивают с одним и тем же заданным значением тока.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности измерений на указанной электрической мащине в режиме бесколлекторного двигателя постоянного тока с силовой коммутацией фаз, чередование подачи напряжения высокой частоты на фазы двигателя производят синхронно с силовой коммутацией.

J

01 т

02